III. Kontraszt illúziók - Gátlás Vizuális illúziók III. Kontraszt illúziók - Gátlás Kovács Petra (kpetrabme@gmail.com) BME Kognitív Tudományi Tanszék

A vizuális feldolgozásért felelős területek BIOLÓGIAI MOZGÁS KÉTÉRTELMŰ ÁBRÁK UTÓHATÁSOK KONTRASZT ILLÚZIÓK Egyszerűsítve van, csak az átláthatóság kedvéért. Azt mutatja meg, mely területek azok, amelyek az illúziók kialakulásához elengedhetetlenek. Minél összetettebb egy illúzió, annál magasabb területek vesznek részt a feldolgozásában. Ez nem jelenti azt, hogy az alacsonyabb rendszereket megkerüli, hiszen a vizuális rendszer hierarchikus, így azokon is feltétlenül keresztül kell haladni az információnak. RANDOM PONT SZTEREOGRAMM GEOMETRIAI ILLÚZIÓK KOMPLEX ILLÚIÓK

Mi és Hol pályák (Mishkin & Ungleider, 1982) mozgás inf. feldolgozása sulcus centralis adott irányú lokális vonalszerű ingerek V1-hez hasonló + egyszerű geometria alakzatok (kör, spirál, csillag) textúrával 3D tulajdonságokkal színnel rendelkező alakok komplex tárgyak arcok, kezek stb.

Gátlás – Kontraszt illúziók A látás a környezet változásait jelzi (adaptáció – utóhatások) A látás a környezet változásait kivonatolja (gátlás – kontraszt illúziók) A tudatos észlelés nem a retinán jön létre. Az viszont, hogy mi történik a retina sejtjeiben formálják a látást azzal, hogy bizonyos információkat hangsúlyoznak (pl. fény szintjeinek különbsége), másokat pedig elhanyagolnak (pl. egységesség).

Szimultán kontraszt 1 2 3 4 5 6

a d b c Valójában: b = d Illúzió: a = d by Akiyoshi.Kitaoka

Szimultán kontraszt Megfigyelések Fizikailag egyforma, perceptuálisan különböző Kidolgozott háttéren erősebb hatás ugyanolyan szürke Magyarázat alapjai laterális gátlás A két különböző színű négyzetben lévő négyzet különböző színűnek tűnik, annak ellenére, hogy megegyező színűek. Ez jelenség a hátterek eltérőségének köszönhető és a retinális ganglion sejtek laterális gátlásával magyarázzák. Egy másik magyarázat szerint a vizuális rendszerünk ezzel kompenzálja, hogy a két hátteret különböző megvilágításúnak érzékeli.

– KÜLÖNBSÉGEK KIEMELÁSE Kb. 130 millió fotoreceptor Kb. 1 millió ganglionsejt Kivonatolás! – KÜLÖNBSÉGEK KIEMELÁSE + _

5 mm 50 µm csapok pálcikák pálcikák Fovea

Akciós potenciálokkal válaszol A ganglion sejt A retina „kimenete” Akciós potenciálokkal válaszol Koncentrikus körökből álló receptív mező Központ-Környék antagonizmus / Laterális gátlás On-központú Off-központú + _ _ +

+ Off-központú Receptív mező -     + _

Különbségek kiemelése laterális gátlás: Különbségek kiemelése

Receptív mező karakterisztika következménye: + _ Receptív mező karakterisztika következménye: Nincs állandó megfelelés a receptív mezőbe eső inger intenzitása és a sejt által kiadott válasz között!!! (nem mindent vagy semmit válaszok) A sejt válasza egyaránt függ a kp-i és a környéki rész ingerlésétől is, illetve a két rész közötti különbségtől!

A retina kihangsúlyozza az éleket.

Mach-sávok A sötétedő csíkok azt az illúziót keltik, mintha azok között egy világosabb és egy sötétebb sáv húzódna. Az illúziót nehéz lenne a visszaverődő fény megoszlásával magyarázni. Az illúzió magyarázat a központi-környéki ellentétek miatt alakul ki. A D. ganglion környéki része nagyobb mértékű antagonizmust fog mutatni, mint az A. környéki része, amely csökkenti a B sejt válaszát, az A-hoz képest. Ugyanez a helyzet a C. és B. sejt esetében. A c. környéki része kisebb antagonizmust mutat kp-jához képest, ami nagyobb összválaszt eredményez.

Teszt folt intenzitása Kisülési frekvencia (kisülés/másodperc) Háttér intezitása Ahogyan változtatjuk a környéki területre érkező fény mennyiségét, a központ ugyanolyan erősségű fényre másképpen válaszol. A receptív mező ingerlésére adott sejtválasz a receptívmező környéki területének ingerlésétől függ. Laterális gátlás természetéből következik: a receptív mező kp-i ingerlésére adott sejtválasz a környéki területének ingerlésétől függ. egyenlő fényerősség eltérő világosság eltérő fényerősség ugyanaz a világosság

Bizonyára „hibát” okoz az észlelésben Laterális gátlás természetéből következik: a receptív mező kp-i ingerlésére adott sejtválasz a környéki területének ingerlésétől függ. Bizonyára „hibát” okoz az észlelésben Ugyanaz a fényesrősség eltérő világosság eltér fényerősség ugyanaz a világosság Tárgy eltérő megvilágításban van, ám a világosságészlelésünk ugyanaz marad a retinára eső fény mennyiségétől függetlenül. Tárgy albedója (reflektancia) állandó. világosság konstancia világosság kontraszt

Világosságkonstancia A és a B négyzet a szürkének pontosan ugyanazon árnyalata, mégsem így látjuk, a látjuk. „A” négyzetet fényben lévő sötét mezőnek látjuk A világosságészlelésünk a retinára esőfénytől függetlenül változatlan marad. „B” négyzetet árnyékban lévő világos mezőnek látjuk

a b

Invariáns tulajdonságok megragadása! A retinális input sok ambiguitást tartalmaz A látórendszer a konstansok keresése révén dönt Invariáns tulajdonságok megragadása! Mi az a világosság konstancia? Az a tendencia, hogy egy tárgy észlelt világossága nem változik (konstans marad) a megvilágításban történt változások ellenére. jelen esetben az invariáns tulajdonság= a tárgy világossága Világosság konstancia ambiguitás eredete: visszavert fény mennyisége a megvilágitástól is függ konstancia eredete: reflektancia (albedo) konstans

Na jó, de akkor hogy is dől el, hogy egy felszín milyen világosnak látszik?

KONSTANCIA Luminancia = Reflektancia x Megvilágítás (Fényesség) (Világosság) Albedo 10% 90% 10 mL 100 mL 90 mL mL=millilambert Nem SI mértékegysége a fényességnek KONSTANCIA 100 mL 1000 mL 900 mL Aránymagarázat: a fényerősség aránya ugyanakkora marad a világosság változtatása ellenére. Pl. fehér papírlapon egy toll. Az albedo az a fénymennyiség, amelyet egy felület visszaver. Mértéke 0-1-ig, vagy 0-100%-ig terjed. A 0% az ideális fekete, míg a 100% az ideális fehér fényvisszaverési aránya. Egy átlagos fehér papírlap, kb. 90%-ban veri vissza a fényt. Albedo 10% Albedo 90% Albedo = reflektancia

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/ Luminancia = Reflektancia x Megvilágitás (Fényesség) (Világosság) Luminancia kép Elegendő? Checker-block: 2x2-es kockákból áll, amelyet ferde szögből világítunk meg. A különböző oldalakra, különbözőképpen esik a fény. A luminancia kép a reflektanciából és a megvilágításból jön létre. P-nek és Q-nak ugyanaz a reflektanciája, de különböző a luminanciája. Q-nak és R-nek különböző a refelektanciája is és a luminanciája is, a megvilágítása pedig ugyanaz. P-nek és R-nek ugyanaz a luminanciája, mert a P alacsonyabb reflektanciáját ellen súlyozza a magasabb megvilágítás. Reflektancia kép Megvilágítás kép Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/ Nem elegendő Megvilágítás Reflektancia Az a ábrán a két kijelölt rész észlelését más okozza. A látórendszerünk azonban, ha csak a két kört mutatjuk be, reflektancia változásként érzékeli. Kontextus fontossága! Az alsó ábrán: psi pl. vertikálisan két terület, különböző megvilágítás, horizontálisan különböző reflektancia. Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

/web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Lehetetlen lépcső Megfigyelések Magyarázat alapjai Egyenes felszín csíkokkal, vagy homogén szürke lépcső Magyarázat alapjai laterális gátlás kontextus Y kereszteződés iránya A világos és sötét sarkok úgy tűnik különböző fizikai forrásból származnak. Úgy tűnik a pszi-illesztés központi szerepet játszik. Ha a bal oldalt nézzük, a pszi vertikálisan illeszkedik a sarokra (gerincként) ebből ágaznak el az élek, emiatt úgy tűnik, hogy a csíkok közötti különbség a reflektanciából fakad. A jobb oldalon ugyanez horizontálisan történik, amely arra enged következtetni, hogy a hatásért a megvilágítás a felelős. Reflektancia Megvilágítás

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Vasarely illúzió Megfigyelések Homogén szürke felszínek mégis két világító átló Magyarázat alapjai laterális gátlás

Melyik On-központú sejtnek a b Melyik On-központú sejtnek nagyobb az aktivitása? a > b b Ha megfigyeljük az A és B ugyanolyan fényerősségű sávon vannak, a két sejt azonban eltérő aktivitást mutat (b esetében nagyobb a környéki gátlás), ezért az A helyét világosabbnak fogjuk érzékelni. Ugyanez fogalmazható meg minden egyes réteg esetében, amely alakítja a csillag illúzióját. a a b

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/ Luminancia Hely Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Craik-O’Brian-Cornsweet hatás Megfigyelések A baloldali négyzet sötétebbnek tűnik Luminancia Hely Luminencia Hely Luminencia Hely Magyarázat alapjai laterális gátlás gyors luminancia változás: reflektancia lassú luminancia változás: megvilágítás A vizuális rendszerünk kevésbé reagál a fokozatos változásokra, míg az éles változásokra erősebben. Ezért látjuk inkább a két téglalap közötti élet.

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/ Melyik esetben erősebb az illúzió? a vagy b? A fenti két illúzió a Crail-O’Brien-Cornsweet illúzió továbbfejlesztett változata. Ha megnézzük, az alsó kép esetében a korábbi látvány még mindig erős. A felső képnél, már a magasabb szintű folyamatok is bekapcsolódnak. A felső kép inkább árnyéknak (megvilágítás) míg az alsó festésnek (reflektancia) látszik. Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Knill-Kersten hatás Megfigyelések A baloldali négyzet sötétebbnek tűnik b-n. Magyarázat alapjai laterális gátlás kontextus (retinán túl) – hengeres test esetén árnyékként értékelődik a luminancia csökkenés

Edward Adelson http://web.mit.edu/persci/gaz/gaz-teaching/

Koffka gyűrű Megfigyelések Magyarázat alapjai Bár a félgyűrűk mindig ugyanolyan háttéren vannak, s mindig egyformák, világosságuk a téri konfigurációtól függ Magyarázat alapjai laterális gátlás Gestalt tényezők (jó folytatás) transzparencia

Hermann rács Mi az ami feltűnik? Csak a fehér csíkok kereszteződésénél jelennek meg a pontok. Ahová fókuszálunk, ott nem látunk szürke pontot.

Hermann rács - inverz

Színes Hermann rács

HR Változata – ‘Szikrázó rács’ (Scintillating Grid )

Foveán– kisebb receptív mező méret A B A < B Foveán– kisebb receptív mező méret Foveán kívüli területen – nagyobb receptív mező méret Mindkét receptív mezőre ugyanakkora fény esik. A széli gátlás azonban a kereszteződésekben nagyobb lesz, mivel ott több a világos rész, a sejt kisebb választ ad. A fekete területek közé eső receptív terület esetében kisebb a laterális gátlás, így nagyobb a választ ad a sejt. De miért tűnik el a szürke pont, ha oda nézünk? A foveán legélesebb a kép, ezen a területen a legkisebbek a RM-k. Ez azt jelenti, hogy a központi és környéki területeik annyira kicsik, hogy mindkettő elfér a csíkon belül.

Fontos fogalmak a Zh-hoz Retinális ganglion sejtek Receptív mező Laterális Gátlás Kontraszt Luminancia Reflektancia (Albedo) Megvilágítás

Ajánlott irodalmak http://www.cs.tau.ac.il/~hezy/Vision%20Seminar/Lightness%20Perception%20and%20Lightness%20Illusions.htm Geier J, Bernáth L, Hudák M, Séra L, 2008, "Straightness as the main factor of the Hermann grid illusion" Perception37(5) 651 – 665  http://www.perceptionweb.com/abstract.cgi?id=p5622 Sekuler & Blake, 2000, A szem és a látás. In Észlelés, Osiris Kiadó.